Сейчас в Арктике:
Ледостав

Кольская сверхглубокая

Кольская сверхглубокая
19 Июля, 2019, 10:32
Комментарии
Поделиться в соцсетях
Здание Кольской сверхглубокой. Фото отсюда.


Фантастический мир подземелья

Человечество всегда стремилось к исследованию неизведанного: на протяжении столетий первооткрыватели отправлялись на поиск новых земель в различные районы планеты, пытались изучить подводные пространства, узнать новое о космических далях. В XX веке наука совершила колоссальные прорывы во многих сферах, но представление о том, что, в буквальном смысле, находится у нас под ногами, было сформировано далеко не сразу. Учёные делали теоретические предположения и выводы, основанные на косвенных данных, но вплоть до второй половины прошлого столетия не располагали конкретной информацией о земных недрах на глубине свыше нескольких километров.

Подземное пространство издревле привлекало людей своей таинственностью. Согласно мифам, легендам и религиозным представлениям многих культур, в глубине недр находится «царство мёртвых» или «мир тьмы». Христианская парадигма также помещает под землю средоточие зла (ад, преисподнюю, геенну огненную). С развитием научной и философской мысли стали появляться гипотезы, пытающиеся рационально объяснить внутреннее строение планеты.

Одной из таких версий стала «теория полой Земли», согласно которой предполагалось наличие внутри планеты значительных пустот, населённых различными формами жизни, также в некоторых вариантах данной гипотезы допускалось существование «подземных светил». В XVII–XVIII веках к концепции полой Земли склонялись выдающиеся умы своего времени, в том числе и прославленный британский астроном Эдмунд Галлей. Впоследствии эта гипотеза была полностью опровергнута наукой, но оставила свой след в культуре и общественном сознании, перейдя в статус паранаучных маргинальных теорий.

С распространением убеждённости в том, что человеческий разум обладает почти неограниченными возможностями, слабая изученность земных глубин спровоцировала активность не только исследователей, но и, как это часто бывало в истории, писателей-фантастов. Одним из самых известных произведений, посвящённых этой теме, стал роман Жюля Верна «Путешествие к центру Земли», изданный в 1864 году. Автор выстраивает сюжет вокруг «теории полой Земли», внутрь которой можно попасть, спустившись по жерлу потухшего вулкана в Исландии.

Ту же гипотезу использует в своём романе «Плутония», опубликованном в 1924 году, выдающийся российский и советский геолог Владимир Афанасьевич Обручев. Вход в свой вымышленный подземный мир он помещает в Арктике. Стоит отметить, что Жюль Верн и В.А. Обручев, будучи высокообразованными людьми, задействовали в своих произведениях данную гипотезу только в качестве художественного приёма и сами не были её сторонниками.

Во второй половине 1920-х годов в СССР опубликован роман Алексея Николаевича Толстого «Гиперболоид инженера Гарина», по сюжету которого для прохождения земной коры используется устройство схожее с лазером (гиперболоид), способное генерировать «тепловые лучи» большой мощности. При помощи гиперболоида главному антагонисту книги удаётся достичь золотосодержащего слоя расплавленных металлов («оливинового пояса») и получить в свои руки неисчерпаемый запас золота. Современная наука не подтвердила существование описанного в произведении «пояса», как и возможность применения подобных устройств для бурения, но интерес советского общества к данной теме был инициирован автором на годы вперёд.

Гораздо правдоподобнее описывает процесс проникновения в подземные глубины Артур Конан Дойл в повести «Когда Земля вскрикнула», увидевшей свет в 1928 году. В произведении, сюжет которого основан на фантастической концепции о планете как об огромном живом организме, рассказывается про попытку учёных добраться до «плоти» Земли, пробившись через кору. Само бурение описано как ведущееся «при помощи всевозможных буров, свёрл, землечерпалок и взрывов»[1]. Автор называет точную глубину, на которой расположено «тело» планеты – 14 442 ярда (около 13 206 метров). Интересно, что это число менее чем на километр отличается от реальной глубины (12 262 метра) Кольской сверхглубокой скважины.

 

Гонка подземных технологий

Развитие науки во второй половине XX века, определявшееся соперничеством между геополитическими блоками, возглавляемыми СССР и США, превзошло самые смелые прогнозы научной фантастики. Наибольшее внимание мировой общественности было приковано к попыткам достичь лидерства в освоении космоса. На запуск Советским Союзом первого искусственного спутника Земли в 1957 году и организацию первого полёта человека в космос, совершённого в 1961-м, Соединённые Штаты ответили высадкой человека на Луну в 1969 году. Технологическая гонка в области сверхглубокого бурения шла не так явно, но не менее напряжённо.

Начатый США в 1961 году проект «Мохол» («Mohole») был направлен на достижение путём глубоководного бурения границы мантии Земли. С 1961 по 1966 год в 3 500 метрах под водой было пробурено несколько скважин глубиной до 183 метров, но пройти земную кору и выйти к мантии не удалось. В 1968 году в Соединённых Штатах было спущено на воду судно «Гломар Челленджер» («Glomar Challenger»), специально построенное для реализации программы глубоководного бурения.

Советский Союз, в свою очередь, сделал основной акцент на континентальном бурении, создав сеть сверхглубоких скважин, которая стала первым в мире проектом такого рода. В 1961 году на территории Казахской ССР, в пределах Прикаспийской низменности, началась работа Аралсорской и Биикжальской сверхглубоких скважин (СГ-1 и СГ-2 соответственно). Рубеж в 6 000 метров был впервые в СССР и Европе преодолён на Аралсорской скважине в 1966 году. Максимальной глубины (6 806 метров) СГ-1 достигла к 1968 году, но дальнейшая проходка стала невозможна из-за технических неполадок. На СГ-2 бурение продолжалось примерно до 6 700 метров.

В 1970 году на Кольском полуострове начали бурить сверхглубокую скважину СГ-3, которой суждено было поставить до сих пор непревзойдённый мировой рекорд глубины.

 

Кольская сверхглубокая: расцвет и упадок

СГ-3 была заложена на территории Печенгского района Мурманской области, в десяти километрах к юго-западу от города Заполярный, вблизи восточного берега озера с труднопроизносимым названием Вильгискоддеоайвинъярви (в переводе с саамского – Озеро у горы Белого оленя). Бурение началось 24 мая 1970 года. Выбор места для скважины был не случаен: именно здесь, в северо-восточной части Балтийского кристаллического щита в пределах Кольского геоблока, поверхность сформирована древними породами, возраст которых составляет около трёх миллиардов лет. Кроме того, ледники, проходившие по территории Кольского полуострова, почти освободили земную поверхность от верхнего осадочного слоя пород.

Согласно проекту, Кольская сверхглубокая должна была достичь глубины 15 000 метров. СГ-3 стала первой в мире сверхглубокой скважиной, пробуренной в кристаллических породах[2]. Её отличительной особенностью было то, что она изначально задумывалась не для поиска полезных ископаемых или проведения геологоразведки, а в качестве фундаментального научно-исследовательского проекта, нацеленного на изучение недр нашей планеты и процессов, идущих в них (хотя предполагался и практический результат – обнаружение новых залежей медно-никелевых руд[3]). Одна из основных задач бурения скважины заключалась в достижении гипотетического базальтового слоя земной коры. Предположение о том, что континентальная кора состоит из верхнего гранитного и нижнего базальтового слоёв строилось на основе геофизических данных, свидетельствующих об увеличении плотности пород с глубиной[4].

Подготовкой и реализацией эксперимента занималась Кольская геологоразведочная экспедиция сверхглубокого бурения, существовавшая с 1968 по 1992 год. Бессменным начальником экспедиции, а после 1992 года – директором Научно-производственного центра «Кольская сверхглубокая» был Давид Миронович Губерман[5] (09.07.1929–14.10.2011).

В начальный период бурение осуществлялось серийной установкой «Уралмаш-4Э», используемой при добыче нефти и газа. С её помощью впервые в СССР и Европе была достигнута глубина 7 623 метра, что стало мировым рекордом при бурении кристаллических пород. В октябре 1976 года, после демонтажа старой буровой, начала свою работу установка «Уралмаш-15 000», специально разработанная для сверхглубокого бурения и впервые применённая на Кольском полуострове.

На СГ-3 использовался метод турбинного бурения: через колонну бурильных труб под давлением подавался раствор, вращающий турбину с буровой головкой, имеющей кольцевую форму, поэтому в середине оставался неразбуренный столбик породы (керн)[6]. Как и другие сверхглубокие скважины Кольская имела телескопическую конструкцию: диаметр её устья составлял 920 миллиметров, а нижней части – 215 миллиметров[7]. При бурении на большой глубине многокилометровую колонну труб приходилось поднимать наверх через каждые пройденные 7–10 метров. После извлечения керна и замены буровой коронки вся конструкция опускалась обратно, на что уходило по несколько часов.

В июне 1978 года была достигнута отметка в 9 584 метра, что позволило установить новый мировой рекорд глубины, ранее принадлежавший скважине Берта Роджерс (9 583 метра[8]), пробуренной в американском штате Оклахома в 1973–1974 годах. К октябрю 1982 года СГ-3 дошла до глубины 11 662 метра, но по техническим причинам в июне 1983 года пришлось начать бурение нового ствола с рубежа 9 378 метров. С этого момента Кольская сверхглубокая фактически стала многоствольной скважиной. Бурение шло при температурах значительно превышавших прогнозируемые: на глубине 10 километров температура доходила до 180°С, на 12 километрах – до 212°С (вместо предполагавшихся 120°С[9]).

К сентябрю 1984 года глубина второго ствола скважины составляла уже 12 066 метров, но произошёл обрыв колонны буровых труб. Возобновить работы удалось только через несколько месяцев, когда началось прохождение третьего ствола с рубежа 7 010 метров. Бурение продолжалось с 1985 до 1990 года и достигло отметки 12 262 метра. Этот рекорд глубины до сих пор является непревзойдённым и занесён в Книгу рекордов Гиннесса. Ближайшими «соперниками» Кольской сверхглубокой являются скважины Берта Роджерс (США) и КТБ-Оберпфальц (Германия), глубина которых менее 10 000 метров. СГ-3 более чем на километр превзошла и самое глубокое место Мирового океана – Марианский жёлоб.

В 1991 году с отметки 9 649 метров началось бурение четвёртого ствола, глубина которого к январю 1992 составила 11 882 метра. При попытке укрепления скважины обсадной колонной с целью достичь отметки в 14 000 метров, была нарушена целостность установленных ранее колонн на глубине 8 550 метров[10]. Техническая неудача совпала с общегосударственным социально-экономическим кризисом, и с 1992 года попытки дальнейшего бурения не возобновлялись.

Первоначально планировалось создать на базе СГ-3 постоянно действующую лабораторию, занимающуюся комплексными исследованиями геологической среды (своего рода «подземную обсерваторию»), но нехватка финансирования не позволила реализовать эти планы в полном объёме. Под воздействием времени состояние оборудования и самой скважины начало ухудшаться, и в 2007 году было принято решение о сворачивании работ на ней.

Научно-производственный центр «Кольская сверхглубокая» в 2008 году был преобразован в одноимённое открытое акционерное общество, которое приступило к демонтажу оборудования. 14 октября 2011 года ушёл из жизни руководитель проекта Давид Миронович Губерман. На сегодняшний день начата процедура ликвидации ОАО «Кольская сверхглубокая», а комплекс сооружений, ранее относившихся к СГ-3, полностью заброшен и активно разрушается. Сама скважина в настоящее время находится в законсервированном состоянии.

 

Итоги исследования недр Земли

Всего за годы работы Кольской сверхглубокой было поднято на поверхность 4 024 погонных метра керна, которые подверглись всестороннему исследованию, а также был проведён комплексный анализ свойств пород в их естественном залегании по всей глубине бурения. Пробы с многокилометровой глубины, если учитывать сложность добычи и ценность информации, которую можно получить при их изучении, можно сравнить с образцами лунного грунта (согласно мнению учёных, между ними есть сходство и по составу[11]).

Впервые в истории были получены фактические данные о состоянии пород на глубинах, превышающих 10 000 метров, что имеет большое значение для прогноза скрытых месторождений полезных ископаемых. Вынужденное преобразование СГ-3 в многоствольную скважину дало возможность лучше изучить околоскважинное пространство. Также были достигнуты практические результаты: обнаружение на небольшой глубине (до 2 000 метров) горизонта промышленных медно-никелевых руд позволило открыть в близлежащем районе два новых месторождения[12]. Кроме того, само проведение эксперимента способствовало созданию, апробированию и запуску в производство различных технических инноваций. Разрабатывались и испытывались на практике принципиально новые методы и технологии сверхглубокого бурения.

Итоги фундаментальных исследований оказали существенное влияние на представления учёных о недрах и протекающих в них процессах. Удалось установить, что граница внутри земной коры, фиксируемая сейсмическими методами, на самом деле не является соприкосновением гранитного и базальтового слоёв и в большей степени отражает различия состояния и свойств пород, а не изменение их состава. Это послужило доказательством того, что двуслойная модель строения континентальной земной коры не является универсальной[13].

В ходе бурения получены уникальные данные о температурах и распределении радиоактивных элементов на больших глубинах. Были сделаны также биологические и палеонтологические открытия: в слоях возрастом несколько миллиардов лет обнаружены следы семнадцати видов микроорганизмов, что подтвердило существование жизни в тот период.

 

Мифы Кольской сверхглубокой

Наверное, ни один эксперимент, связанный с бурением, не обрастал таким количеством слухов, домыслов и городских легенд, как деятельность Кольской скважины. Ограниченность официальной информации об СГ-3 породило волну сплетен, многие из которых продолжают бытовать до сих пор.

Эксперимент советских учёных по исследованию подземного мира стал очень удобной темой, вокруг которой можно было строить различные мистификации. Наибольшее распространение получила появившаяся в конце 1980-х годов легенда о том, что в СССР пробурили скважину до преисподней. Первоначально конкретное место бурения не называлось, но со временем оно стало ассоциироваться с Кольской сверхглубокой. В наиболее известном варианте мифа описывалось, что на большой глубине бур наткнулся на пустое пространство, где стояла высокая температура. После чего, якобы, удалось сделать аудиозапись стонов мучающихся грешников, хотя в реальности акустические микрофоны при изучении Кольской скважины не использовались. В некоторых версиях данной городской легенды фигурирует также вырвавшаяся из-под земли демоническая сущность. Из-за подобных слухов, преподносимых некоторыми СМИ в качестве сенсационных «новостей», в Западной Европе и США Кольская сверхглубокая начала восприниматься как «портал в ад». Сторонники данной точки зрения сочли, что прекращение дальнейшего бурения и консервация скважины были попыткой остановить проникновение потусторонних сил на поверхность.

Некоторые мотивы данного сюжета даже были использованы при создании фильма ужасов «Nine miles down» (США, Великобритания, Австралия, Венгрия; 2009 год; название при дублировании переведено как «Ужас на глубине девяти миль») с Эдрианом Полом в главной роли. В настоящее время эти легенды эксплуатируются туроператорами, которые позиционируют Кольскую сверхглубокую не только как выдающийся памятник науки и техники, но и как мистическое загадочное место. Например, официальный туристический портал Мурманской области, действующий при поддержке регионального Министерства развития промышленности и предпринимательства, сообщает следующее: 

«...ходили слухи, что аварии происходят не просто так. Причину их видели не в том, что это было неизбежно, ведь в мире никто до СССР этого не делал. А в том, что люди вторглись туда, где им нет мест. Сама Земля не пустила их дальше к ядру. Бур то был оплавлен, словно уже достиг его, то обрывался и терялся…»[14].

***

Феноменальный и никем не превзойдённый советский эксперимент по сверхглубокому бурению, к сожалению, не получил дальнейшего продолжения и развития. Инициативы по созданию на базе СГ-3 уникальной геолаборатории и/или научно-образовательного центра по профессиональной подготовке специалистов соответствующих направлений, несмотря на активную поддержку научной общественности, натолкнулись на отсутствие даже минимального финансирования. В ближайшей перспективе, по всей видимости, единственными реальными способами актуализации комплекса сооружений Кольской сверхглубокой являются его музеефикация, превращение в объект экскурсионного показа и активное вовлечение в туриндустрию. Но даже такой вариант развития потребует существенных инвестиций, так как замечательный памятник достижениям науки сейчас находится в руинированном состоянии и продолжает разрушаться.


Автор: Бертош Андрей Александрович, аспирант Кольского научного центра Российской академии наук, (специальность «Отечественная история»).  



[1] Артур Конан Дойл. Когда Земля вскрикнула // Артур Конан Дойл. Затерянный мир. Отравленный пояс. Когда Земля вскрикнула. – М.: Астрель; Владимир: ВКТ, 2012. – С. 339–378.

[2] Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследований. – М.: МФ «ТЕХНОНЕФТЕГАЗ», 1998. – С. 5.

[3] Легендарная Кольская Сверхглубокая (К 30-летию мирового рекорда Кольской Сверхглубокой) // Маркшейдерия и недропользование – № 3 (41). – Май – июнь 2009.

[4] Попов В.С., Кременецкий А.А. Глубокое и сверхглубокое научное бурение на континентах // Соросовский образовательный журнал. - № 11 (48). – 1999. – С. 65–66.

[5] Младшим братом Д.М. Губермана является Игорь Миронович Губерман – известный поэт и писатель.

[6] Рекорд, который не превзойти // Объединённая машиностроительная газета. – № 28. – 2004. Цит. по: Уралмашзавод [Электронный ресурс]. URL: https://www.uralmash.ru/about/history/rekord-kotoryy-ne-prevzoyti/ (дата обращения: 15.07.2019).

[7] Попов В.С., Кременецкий А.А. Глубокое и сверхглубокое научное бурение на континентах // Соросовский образовательный журнал. - № 11 (48). – 1999. – С. 64.

[8] Попов В.С., Кременецкий А.А. Глубокое и сверхглубокое научное бурение на континентах // Соросовский образовательный журнал. - № 11 (48). – 1999. – С. 62.

[9] Легендарная Кольская Сверхглубокая (К 30-летию мирового рекорда Кольской Сверхглубокой) // Маркшейдерия и недропользование – № 3 (41). – Май – июнь 2009.

[10] Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследований. – М.: МФ «ТЕХНОНЕФТЕГАЗ», 1998. С. 5.

[11] Осадчий А. Легендарная Кольская Сверхглубокая // Наука и жизнь – № 5. – 2002.

[12] Легендарная Кольская Сверхглубокая (К 30-летию мирового рекорда Кольской Сверхглубокой) // Маркшейдерия и недропользование – № 3 (41). – Май – июнь 2009.

[13] Попов В.С., Кременецкий А.А. Глубокое и сверхглубокое научное бурение на континентах // Соросовский образовательный журнал. - № 11 (48). – 1999. – С. 65–66.

[14] Кольская сверхглубокая скважина [Электронный ресурс] // Официальный туристический портал Мурманской области. URL: http://www.murmantourism.ru/places/collection/pamyatniki/show/178 (дата обращения: 15.07.2019).


ИСТОЧНИКИ И ЛИТЕРАТУРА

1. Артур Конан Дойл. Когда Земля вскрикнула // Артур Конан Дойл. Затерянный мир. Отравленный пояс. Когда Земля вскрикнула. – М.: Астрель; Владимир: ВКТ, 2012. – С. 339–378.

2. Кольская сверхглубокая скважина [Электронный ресурс] // Официальный туристический портал Мурманской области. URL: http://www.murmantourism.ru/places/collection/pamyatniki/show/178 (дата обращения: 15.07.2019).

3. Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследований. – М.: МФ «ТЕХНОНЕФТЕГАЗ», 1998. – 260 c.

4. Легендарная Кольская Сверхглубокая (К 30-летию мирового рекорда Кольской Сверхглубокой) // Маркшейдерия и недропользование – № 3 (41). – Май – июнь 2009.

5. Осадчий А. Легендарная Кольская Сверхглубокая // Наука и жизнь – № 5. – 2002.

6. Попов В.С., Кременецкий А.А. Глубокое и сверхглубокое научное бурение на континентах // Соросовский образовательный журнал. – № 11 (48). – 1999. – С. 61–68.

7. Рекорд, который не превзойти // Объединённая машиностроительная газета. – № 28. – 2004.

Комментарии